CN103675997B - 双喇叭形太赫兹波偏振分束器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双喇叭形太赫兹波偏振分束器。它包括信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、平板偏振器、第一直波导、第二直波导、第三直波导、第一等腰三角形波导、梭形波导、第一等腰梯形波导、第四直波导、第二等腰梯形波导、圆环形波导、U形波导、第五直波导、第六直波导；平板偏振器的上表面设有第一直波导、第一等腰梯形波导、第四直波导、第二等腰梯形波导、圆环形波导、U形波导、第五直波导、第六直波导，第一直波导的上表面设有第二直波导、第三直波导、第一等腰三角形波导、梭形波导，第三直波导左侧和第一等腰三角形波导的底边相连。本发明具有分束率高，尺寸小，成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及分束器，尤其涉及一种双喇叭形太赫兹波偏振分束器。
背景技术
太赫兹波是指频率在0.1～10 THz、波长为30μm~3mm的电磁波，在电磁波谱中位于微波与红外光之间， 在电子学领域，太赫兹波也被称为毫米波或亚毫米波；而在光学领域，它又被称为远红外光。虽然至少在上一世纪20年代就有人对太赫兹产生了浓厚的兴趣，但是由于它夹在传统的微波技术和光学技术中间，所以相当长一段时期很少有人问津电磁波谱的这一波段，以至于形成远红外线和亚毫米波空白区，也就是太赫兹空隙。由于太赫兹波所处电磁波谱中的特殊位置，所以它既有微波、红外光、可见光所共有的一些性质，又有其它波段无法比拟的特性，这些优越的特性使太赫兹波具有非常重要的学术研究价值和实际应用价值。近二十几年来，大功率太赫兹辐射源和高灵敏度探测技术飞速进步，大大促进了太赫兹科学技术的发展。
国内外对于太赫兹波的研究主要集中在太赫兹波产生和检测技术上，对于太赫兹波的功能器件研究也已逐渐展开。太赫兹波的功能器件是太赫兹波通信系统中的重点和难点。对太赫兹波偏振分束器进行研究对于促进太赫兹波功能器件的研究有不可或缺的重要意义。太赫兹波偏振分束器是一种非常重要的太赫兹波器件，用于控制太赫兹波系统中的太赫兹波。所以研究结构简单、分束率高、成本低的太赫兹波偏振分束器对太赫兹通信系统意义重大。本发明研究的双喇叭形太赫兹波偏振分束器具有结构简单、分束率高、价格低等优点，能有效地满足太赫兹通信系统对偏振分束器的需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种双喇叭形太赫兹波偏振分束器。
双喇叭形太赫兹波偏振分束器包括信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、平板偏振器、第一直波导、第二直波导、第三直波导、第一等腰三角形波导、梭形波导、第一等腰梯形波导、第四直波导、第二等腰梯形波导、圆环形波导、U形波导、第五直波导、第六直波导；平板偏振器的上表面设有第一直波导、第一等腰梯形波导、第四直波导、第二等腰梯形波导、圆环形波导、U形波导、第五直波导、第六直波导，第一直波导的上表面设有第二直波导、第三直波导、第一等腰三角形波导、梭形波导，第三直波导左侧和第一等腰三角形波导的底边相连，第一直波导的最右端和第三直波导右侧之间等间距放置五个第二直波导，第一个第二直波导端口为信号输入端，梭形波导由一个第三直波导的两端分别与两个背向的第一等腰三角形波导连接而成，并放在第一直波导的最左侧，第一直波导的左端和第一等腰梯形波导的下底边相连，第四直波导的右端和第一等腰梯形波导的上底边相连，第四直波导的左端和第二等腰梯形波导的上底边相连，第二等腰梯形波导的下底边设有第二信号输出端，圆环形波导放在第四直波导和U形波导之间，U形波导开口向左，U形波导的下端部和第二等腰梯形波导的上底边相连，U形波导的上端部和第五直波导的右端之间等间距设有三个第六直波导，第五直波导的左端为第一信号输出端；信号从信号输入端水平输入，第一信号输出端输出TM波，第二信号输出端输出TE波，获得偏振分束性能。
所述的平板偏振器的材料为高阻硅。所述的第一直波导的长为340μm~360μm，宽为60μm~80μm，高为30μm~40μm；所述的第二直波导的长为25μm~30μm，宽为5μm~6μm，高为5μm~6μm，相邻两个第二直波导的间距为5μm~6μm；所述的第三直波导的长为25μm~30μm，宽为12μm~15μm，高为5μm~6μm；所述的第一等腰三角形波导的底边长为25μm~30μm，腰长为35μm~40μm。所述的第一等腰梯形波导的上底长为12μm~32μm，下底长为60μm~80μm，腰长为40μm~50μm。所述的第四直波导的长为150μm~160μm，宽为12μm~32μm，高为30μm~40μm。所述的第二等腰梯形波导的上底长为12μm~32μm，下底长为52μm~72μm，腰长为52μm~60μm。所述的圆环形波导的内半径为20μm~30μm，外半径为40μm~50μm。所述的U形波导由两个相同尺寸的矩形波导和一个半圆环形波导连接而成，矩形波导的长为100μm~120μm，宽为10μm~20μm，高为30μm~40μm；半圆环形波导的内半径为30μm~40μm，外半径为50μm~60μm。所述的第五直波导的长为30μm~40μm，宽为10μm~20μm，高为30μm~40μm；所述的第六直波导的长为10μm~20μm，宽为3μm~4μm，高为30μm~40μm，相邻两个第六直波导的间距为5μm~6μm。
本发明的双喇叭形太赫兹波偏振分束器具有结构简单紧凑，分束率高，尺寸小，体积小，便于制作等优点，满足在太赫兹波成像、医学诊断、太赫兹波通信等领域应用的要求。
附图说明
图1是双喇叭形太赫兹波偏振分束器的俯视结构示意图；
图2是双喇叭形太赫兹波偏振分束器的第一信号输出端TM波透射率曲线图；
图3是双喇叭形太赫兹波偏振分束器的第一信号输出端TE波透射率曲线图；
图4是双喇叭形太赫兹波偏振分束器的第二信号输出端TM波透射率曲线图；
图5是双喇叭形太赫兹波偏振分束器的第二信号输出端TE波透射率曲线图。
具体实施方式
如图1所示，双喇叭形太赫兹波偏振分束器包括信号输入端1、第一信号输出端2、第二信号输出端3、平板偏振器4、第一直波导5、第二直波导6、第三直波导7、第一等腰三角形波导8、梭形波导9、第一等腰梯形波导10、第四直波导11、第二等腰梯形波导12、圆环形波导13、U形波导14、第五直波导15、第六直波导16；平板偏振器4的上表面设有第一直波导5、第一等腰梯形波导10、第四直波导11、第二等腰梯形波导12、圆环形波导13、U形波导14、第五直波导15、第六直波导16，第一直波导5的上表面设有第二直波导6、第三直波导7、第一等腰三角形波导8、梭形波导9，第三直波导7左侧和第一等腰三角形波导8的底边相连，第一直波导5的最右端和第三直波导7右侧之间等间距放置五个第二直波导6，第一个第二直波导端口为信号输入端1，梭形波导9由一个第三直波导7的两端分别与两个背向的第一等腰三角形波导8连接而成，并放在第一直波导5的最左侧，第一直波导5的左端和第一等腰梯形波导10的下底边相连，第四直波导11的右端和第一等腰梯形波导10的上底边相连，第四直波导11的左端和第二等腰梯形波导12的上底边相连，第二等腰梯形波导12的下底边设有第二信号输出端3，圆环形波导13放在第四直波导11和U形波导14之间，U形波导14开口向左，U形波导14的下端部和第二等腰梯形波导12的上底边相连，U形波导14的上端部和第五直波导15的右端之间等间距设有三个第六直波导16，第五直波导15的左端为第一信号输出端2；信号从信号输入端1水平输入，第一信号输出端2输出TM波，第二信号输出端3输出TE波，获得偏振分束性能。
所述的平板偏振器4的材料为高阻硅。所述的第一直波导5的长为340μm~360μm，宽为60μm~80μm，高为30μm~40μm；所述的第二直波导6的长为25μm~30μm，宽为5μm~6μm，高为5μm~6μm，相邻两个第二直波导6的间距为5μm~6μm；所述的第三直波导7的长为25μm~30μm，宽为12μm~15μm，高为5μm~6μm；所述的第一等腰三角形波导8的底边长为25μm~30μm，腰长为35μm~40μm。所述的第一等腰梯形波导10的上底长为12μm~32μm，下底长为60μm~80μm，腰长为40μm~50μm。所述的第四直波导11的长为150μm~160μm，宽为12μm~32μm，高为30μm~40μm。所述的第二等腰梯形波导12的上底长为12μm~32μm，下底长为52μm~72μm，腰长为52μm~60μm。所述的圆环形波导13的内半径为20μm~30μm，外半径为40μm~50μm。所述的U形波导14由两个相同尺寸的矩形波导和一个半圆环形波导连接而成，矩形波导的长为100μm~120μm，宽为10μm~20μm，高为30μm~40μm；半圆环形波导的内半径为30μm~40μm，外半径为50μm~60μm。所述的第五直波导15的长为30μm~40μm，宽为10μm~20μm，高为30μm~40μm；所述的第六直波导16的长为10μm~20μm，宽为3μm~4μm，高为30μm~40μm，相邻两个第六直波导16的间距为5μm~6μm。
实施例1
双喇叭形太赫兹波偏振分束器的平板偏振器的材料为高阻硅。第一直波导的长为340μm，宽为60μm，高为30μm；第二直波导的长为25μm，宽为5μm，高为5μm，相邻两个第二直波导的间距为5μm；第三直波导的长为25μm，宽为12μm，高为5μm；第一等腰三角形波导的底边长为25μm，腰长为35μm。第一等腰梯形波导的上底长为12μm，下底长为60μm，腰长为40μm。第四直波导的长为150μm，宽为12μm，高为30μm。第二等腰梯形波导的上底长为12μm，下底长为52μm，腰长为52μm。圆环形波导的内半径为20μm，外半径为40μm。U形波导由两个相同尺寸的矩形波导和一个半圆环形波导连接而成，矩形波导的长为100μm，宽为10μm，高为30μm；半圆环形波导的内半径为30μm，外半径为50μm。第五直波导的长为30μm，宽为10μm，高为30μm；第六直波导的长为10μm，宽为3μm，高为30μm，相邻两个第六直波导的间距为5μm。双喇叭形太赫兹波偏振分束器TM波第一信号输出端透射率曲线如图2所示，在频率为0.5THz~1.3THz范围内，TM波的最大透射率为99.5%。双喇叭形太赫兹波偏振分束器第一信号输出端TE波透射射率曲线如图3所示，在频率为0.5THz~1.3 THz范围内，TE波的最大透射率为0.12%。双喇叭形太赫兹波偏振分束器TM第二信号输出端波透射率曲线如图4所示，在频率为0.5THz~1.3 THz范围内，TM波的最大透射率为0.13%。双喇叭形太赫兹波偏振分束器TE波第二信号输出端透射率曲线如图5所示，在频率为0.5THz~1.3THz范围内，TE波的最大透射率为99.3%。
Claims (9)
1.一种双喇叭形太赫兹波偏振分束器，其特征在于包括信号输入端（1）、第一信号输出端（2）、第二信号输出端（3）、平板偏振器（4）、第一直波导（5）、第二直波导（6）、第三直波导（7）、第一等腰三角形波导（8）、梭形波导（9）、第一等腰梯形波导（10）、第四直波导（11）、第二等腰梯形波导（12）、圆环形波导（13）、U形波导（14）、第五直波导（15）、第六直波导（16）；平板偏振器（4）的上表面设有第一直波导（5）、第一等腰梯形波导（10）、第四直波导（11）、第二等腰梯形波导（12）、圆环形波导（13）、U形波导（14）、第五直波导（15）、第六直波导（16），第一直波导（5）的上表面设有第二直波导（6）、第三直波导（7）、第一等腰三角形波导（8）、梭形波导（9），第三直波导（7）左侧和第一等腰三角形波导（8）的底边相连，第一直波导（5）的最右端和第三直波导（7）右侧之间等间距放置五个第二直波导（6），第一个第二直波导端口为信号输入端（1），梭形波导（9）由一个第三直波导（7）的两端分别与两个背向的第一等腰三角形波导（8）连接而成，并放在第一直波导（5）的最左侧，第一直波导（5）的左端和第一等腰梯形波导（10）的下底边相连，第四直波导（11）的右端和第一等腰梯形波导（10）的上底边相连，第四直波导（11）的左端和第二等腰梯形波导（12）的上底边相连，第二等腰梯形波导（12）的下底边设有第二信号输出端（3），圆环形波导（13）放在第四直波导（11）和U形波导（14）之间，U形波导（14）开口向左，U形波导（14）的下端部和第二等腰梯形波导（12）的上底边相连，U形波导（14）的上端部和第五直波导（15）的右端之间等间距设有三个第六直波导（16），第五直波导（15）的左端为第一信号输出端（2）；信号从信号输入端（1）水平输入，第一信号输出端（2）输出TM波，第二信号输出端（3）输出TE波，获得偏振分束性能。
2.根据权利要求1所述的一种双喇叭形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的平板偏振器（4）的材料为高阻硅。
3.根据权利要求1所述的一种双喇叭形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一直波导（5）的长为340μm~360μm，宽为60μm~80μm，高为30μm~40μm；所述的第二直波导（6）的长为25μm~30μm，宽为5μm~6μm，高为5μm~6μm，相邻两个第二直波导（6）的间距为5μm~6μm；所述的第三直波导（7）的长为25μm~30μm，宽为12μm~15μm，高为5μm~6μm；所述的第一等腰三角形波导（8）的底边长为25μm~30μm，腰长为35μm~40μm。
4.根据权利要求1所述的一种双喇叭形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第一等腰梯形波导（10）的上底长为12μm~32μm，下底长为60μm~80μm，腰长为40μm~50μm。
5.根据权利要求1所述的一种双喇叭形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第四直波导（11）的长为150μm~160μm，宽为12μm~32μm，高为30μm~40μm。
6.根据权利要求1所述的一种双喇叭形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第二等腰梯形波导（12）的上底长为12μm~32μm，下底长为52μm~72μm，腰长为52μm~60μm。
7.根据权利要求1所述的一种双喇叭形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的圆环形波导（13）的内半径为20μm~30μm，外半径为40μm~50μm。
8.根据权利要求1所述的一种双喇叭形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的U形波导（14）由两个相同尺寸的矩形波导和一个半圆环形波导连接而成，矩形波导的长为100μm~120μm，宽为10μm~20μm，高为30μm~40μm；半圆环形波导的内半径为30μm~40μm，外半径为50μm~60μm。
9.根据权利要求1所述的一种双喇叭形太赫兹波偏振分束器，其特征在于所述的第五直波导（15）的长为30μm~40μm，宽为10μm~20μm，高为30μm~40μm；所述的第六直波导（16）的长为10μm~20μm，宽为3μm~4μm，高为30μm~40μm，相邻两个第六直波导（16）的间距为5μm~6μm。
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